离心式微流控芯片的制作方法

本实用新型涉及一种微流控芯片，特别涉及一种离心式微流控芯片，属于生命科学和医学检测领域。

背景技术：

微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上， 自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。微流控芯片技术提供了单分子核酸检测方法的多种实现平台，通过微机械加工技术把生化样品的分析操作集成在几平方厘米的微流控芯片上。使用体积微小的离心式微流控芯片，通过马达旋转盘状芯片产生的离心力处理流体，不仅极大降低了分析成本，而且检测时间短，灵敏度高，便于携带，引领生化分析仪器向智能化和微型化发展。

公开号为CN103831140A的专利文献公开了一种多指标检测的微流控芯片，该芯片包括一条或多条波浪形主通道，主通道的波谷通过连接管道连通反应池，连接管道上设有缓冲池。该芯片通过缓冲池保障离心分配后及整个加热反应期间反应池内液体保持充满、阻止各反应池内的反应产物向主通道及相邻反应池内扩散。但是其存在进样时液滴容易溅到芯片表面造成样本交叉污染，进样液体容易从排气孔溢出的问题。

公开号为CN205379906U的专利文献公开了一种多用途微流控芯片，该芯片的底片上开设有一条以上波浪形的主通道，主通道波峰处的横截面积小于等于波谷处的横截面街，每一主通道的一端连通进样孔，另一端连通长毛细管道和排气孔，主通道与长毛细管道的连接处设有液面阻断单元，液面阻断单元的横截面积大于与之连通的主通道和长毛细管道的横截面积，每一主通道的波谷连通一反应池，两者之间设有一缓冲池。该芯片采用离心进样的方式均匀分配待检测样品，通过限定主通道截面积的比例实现样品更加均匀的分配，通过缓冲池的设计保障离心分配后反应池内液体全满，且阻止各反应池内的反应产物向主通道及相邻反应池内扩散。但该芯片主通道波峰窄波谷宽的通道截面设计影响主通道中液体的流速，不能完全解决样品均匀分配的问题和主通道中气泡产生的问题，并且增加芯片制造的复杂性和加工成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单合理、节省加工成本的离心式微流控芯片，解决以上背景技术中提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种离心式微流控芯片，包括基板和与基板密闭配合的盖片，所述的基板与盖片配合的端面上开设有若干沿周向分布的反应孔和至少一条沿周向分布的连通若干反应孔的主通道；每条所述的主通道为具有多个波峰和多个波谷的波浪形通道，每个波峰均靠近基板中心的方向，每个波谷均远离基板中心的方向；每条所述的主通道的一端与设于基板并贯通盖片的台阶状进样孔连通，另一端与设于基板并贯通盖片的排气孔连通；每个所述的反应孔设有一个朝向基板中心的连接通道，连接通道与主通道的波谷连通，反应孔通过连接通道与主通道连通；每两个相邻的反应孔之间的主通道上设有液封单元。

作为优选，所述的每两个相邻的反应孔之间的主通道至少包含一个波谷和两个波峰，主通道的一个波谷和两个波峰组成一个液封单元。

作为优选，所述的主通道的每个波峰处与每个波谷处的横截面积均相等，主通道的横截面积大于或等于连接通道的横截面积。

作为优选，所述的各个波峰与基板中心的距离均相等，各个波谷与基板中心的距离均相等。

作为优选，所述的反应孔的数量为10~24个，每个反应孔的容积为5~25μL ，每两个相邻的反应孔之间的主通道的容积至少为每个反应孔容积的2倍。

作为优选，所述的反应孔的中心点、连接通道与反应孔的连接点、连接通道与主通道波谷的连接点和基板中心点均位于同一连线上。

作为优选，所述的进样孔为由一大孔和一小孔层叠组成的台阶孔，大孔和小孔同心，大孔深度为0.6~1mm，小孔深度为0.1~0.4mm，大孔直径为1~5mm，小孔直径为1~3mm，大孔横截面积是小孔横截面积的2~6倍。

作为优选，所述的进样孔与主通道末端的距离和排气孔与主通道末端的距离均大于主通道的相邻波峰与波谷间的垂直距离。

作为优选，所述的进样孔与基板中心的距离小于排气孔与基板中心的距离，排气孔直径为1~3mm。

作为优选，所述的离心式微流控芯片的中心设有中心通孔，中心通孔贯穿基板和盖片。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的离心式微流控芯片，基于U型管液封原理，通过间隔设置的反应孔，使每两个相邻反应孔之间的主通道至少包含一个波谷和两个波峰，每个波峰处与每个波谷处的横截面积均相等，以此形成液封单元，保证离心分配后反应孔内液体全满，阻止各反应孔内的反应产物向相邻反应孔内扩散，并且由于主通道的波峰波谷通道截面相等的设计，使主通道内液体流速均匀，实现样品更加均匀的分配，还具有加工制作简单方便和节省加工成本的优点，此外，通过设置台阶状进样孔，实现芯片载入样品操作过程中的无样品液滴外漏，避免样品交叉污染。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型基板的主视示意图；

图3是本实用新型盖片的主视示意图。

图中：1、基板，2、盖片，3、中心通孔，4、反应孔，5、主通道，6、波峰，7、波谷，8、进样孔，9、排气孔，10、大孔，11、小孔，12、连接通道，13、液封单元。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本实用新型的实施并不局限于下面的实施例，对本实用新型所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本实用新型保护范围。

实施例：

如图1所示的一种离心式微流控芯片，包括基板1和与基板密闭配合的盖片2，基板和盖片均为圆形，基板厚度3mm，盖片厚度1mm，本离心式微流控芯片中心设有中心通孔3，中心通孔贯穿基板和盖片。如图2所示，基板与盖片配合的端面上开设有21个沿周向分布的反应孔4和3条沿周向分布的连通上述反应孔的主通道5，每条主通道连通7个反应孔。每个反应孔的容积为25μL ，每两个相邻的反应孔之间的主通道的容积为每个反应孔容积的2倍。离心式微流控芯片在使用前，可以根据需要预先在不同反应孔内装载进行不同反应检测的物质，以便实现多种反应应用，如扩增、生化或免疫等反应。

每条主通道为具有多个波峰6和多个波谷7的波浪形通道，在本实施例中，每条主通道的波峰为14个，波谷为15个。每个波峰均靠近基板中心的方向，每个波谷均远离基板中心的方向。各个波峰与基板中心的距离均相等，各个波谷与基板中心的距离均相等。

每条主通道的一端与设于基板并贯通盖片的台阶状进样孔8连通，另一端与设于基板并贯通盖片的排气孔9连通。整个基板上设有3个进样孔和3个排气孔，分别与3条沿周向分布的主通道配合。

如图3所示，进样孔为由一大孔10和一小孔11层叠组成的台阶孔，大孔和小孔同心，大孔深度为0.8mm，小孔深度为0.2mm，大孔直径为3mm，小孔直径为1.5mm，大孔横截面积是小孔横截面积的4倍。进样孔与主通道末端的距离和排气孔与主通道末端的距离均大于主通道的相邻波峰与波谷间的垂直距离。进样孔与基板中心的距离小于排气孔与基板中心的距离。排气孔直径为1~3mm。在离心式微流控芯片进样后，采用具备粘性的封口膜对进样孔和排气孔进行封闭，使样本完全密封于微流控芯片内。

每个反应孔设有一个朝向基板中心的连接通道12，连接通道与主通道的波谷连通，反应孔通过连接通道与主通道连通。反应孔的中心点、连接通道与反应孔的连接点、连接通道与主通道波谷的连接点和基板中心点均位于同一连线上。主通道的每个波峰处与每个波谷处的横截面积均相等，主通道的横截面积等于连接通道的横截面积。

每两个相邻的反应孔之间的主通道上设有液封单元13，具体地，每两个相邻的反应孔之间的主通道包含一个波谷和两个波峰，主通道的一个波谷和两个波峰组成一个液封单元。基于U型管液封原理，液封单元使得离心分配后反应孔内液体全满，并阻止各反应孔内的反应产物向相邻反应孔内扩散。

本离心式微流控芯片在使用时，首先通过进样孔对芯片加样，加样液体注满主通道内，由于进样孔为台阶状，残留在加样装置加样口边缘的液体被大孔容纳，不会有液体滴漏到芯片表面；加样后，使用封口膜密封加样孔和排气孔。对芯片进行离心操作，使主通道内的加样液体分配到各个反应孔内，由于每两个相邻反应孔之间的主通道与反应孔的容积比例适当，反应孔内具有充足液量，保证测试结果的准确性。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。